Савич Е.Л., Кручек А.С. Инструментальный контроль автотранспортных средств

Подождите немного. Документ загружается.

стирования. Она характеризует достоверность диагноза, получаемого в результате из-

мерения значений параметра (рис.1.3).

Рис. 1.3. Схема сравнительной информативности диагностических параметров:

а – информативного (П); б – малоинформативного (П′); в – неинформативного (П″); f

, f

–

функции распределения параметров соответственно исправных и неисправных объектов

Диагностические параметры механизма, как и структурные, являются пере-

менными случайными величинами и имеют соответствующие номинальные и предель-

ные значения. С увеличением пробега автомобиля диагностические параметры могут

либо увеличиваться (вибрации и др.), либо уменьшаться (давление масла и т.д.).

Существующая связь между диагностическими и структурными параметрами позво-

ляет без разборки автомобиля и его элементов количественно оценить их техническое

состояние.

Диагностические нормативы – это количественная оценка технического со-

стояния диагностируемой системы. К ним относятся: начальное значение диагно-

стического параметра; его предельное значение, при достижении которого возникает

вероятность появления отказа; упреждающее или допустимое значение при заданной

периодичности диагностирования. Определение технического состояния системы в

данный момент и прогнозирование ее работоспособности в период предстоящей нара-

ботки выполняются путем сравнения измеренного значения диагностического параметра

с его предельным значением.

1.1.5. Процесс диагностирования

В общем случае процесс технического диагностирования включает следующие

элементы (рис. 1.4): обеспечение функционирования объекта в заданных режимах или

тестовое воздействие на объект; улавливание и преобразование с помощью датчиков

сигналов, выражающих значения диагностических параметров, их измерение; постановка

диагноза на основании логической обработки полученной информации путем сопоставле-

ния с нормативами.

Рис. 1.4. Схема процесса диагностирования:

S – диагностический параметр; S′

– диагностический параметр в трансформи-

рованном виде; S

– текущее значение диагностического параметра; S

ном

– номиналь-

ное значение; S

п.д

– предельнодопустимое значение диагностического параметра;

– предельное значение

Диагностирование осуществляется либо в процессе работы самого транспортного

средства, его агрегатов и систем в заданных нагрузочных, скоростных и тепловых режимах

(функциональное диагностирование), либо при использовании внешних приводных уст-

ройств (роликовых стендов, подкатных и переносных приспособлений), с помощью кото-

рых на автомобиль оказываются тестовые воздействия (тестовое диагностирование). Эти

воздействия должны обеспечивать получение максимальной информации о техническом

состоянии объекта при оптимальных трудовых и материальных затратах.

Как показано на рис.1.4, от объекта диагностирования, выведенного в заданный ре-

жим, с помощью специального датчика (механического, гидравлического, пьезоэлектри-

ческого, индукционного и др.), воспринимается сигнал, отражающий диагностический

параметр S, характеризующий, в свою очередь, значение структурного параметра.

Различают легкосъемные и встроенные датчики. Первые устанавливаются на

объект на время диагностирования (магнитные, навесные, на зажимах и т.п.), а вто-

рые являются элементами конструкции автомобиля. Встроенные датчики могут быть

подключены к контрольным приборам для постоянного наблюдения или к централизо-

ванным штепсельным разъемам.

От датчика сигнал в трансформированном виде S′ поступает в измерительное

устройство, затем значение диагностического параметра S

выдается устройством ото-

бражения данных (стрелочный прибор, цифровая индикация, графопостроитель и

т.п .).

В автоматизированных СТД с помощью специального логического устройства,

функционирующего на базе микропроцессора, выполняется автоматическая постанов-

ка диагноза, а также выдаются рекомендации в нормативной форме о возможности

дальнейшей эксплуатации или необходимости проведения ремонтно-регулировочных

операций и замены неисправных элементов. В неавтоматизированных СТД постановка

диагноза осуществляется оператором.

В зависимости от задач диагностирования и сложности объекта диагнозы мо-

гут различаться по глубине. Для оценки работоспособности агрегата, системы, авто-

мобиля в целом используются выходные параметры, на основании которых ставится

альтернативный диагноз («годен» – «не годен»). Для определения потребности в ре-

монтно-регулировочной операции требуется более глубокий диагноз, основанный

на локализации конкретной неисправности. Постановка диагноза в случае, когда при-

ходится пользоваться одним диагностическим параметром, не вызывает особых мето-

дических трудностей. Она сводится к сравнению измеренного значения диагностиче-

ского параметра с нормативным.

Если производится поиск неисправности сложного механизма, системы и исполь-

зуется несколько диагностических параметров, постановка диагноза существенно

сложнее. В этом случае необходимо на основании данных о надежности объекта

выявить связи между его наиболее вероятными неисправностями и используемыми ди-

агностическими параметрами. Для этой цели в практике диагностирования транс-

портных средств наиболее часто применяют диагностические матрицы.

1.1.6. Погрешности при измерении физических величин

При измерении любой физической величины принципиально невозможно опреде-

лить ее истинное значение. Погрешности измерений могут быть связаны с техническими

трудностями (несовершенство измерительных приборов, ограниченные возможности

зрительного аппарата человека, с помощью которого во многих случаях регистрируются

показания приборов, и т.д.) и с целым рядом факторов, которые трудно или невозможно

учесть (колебания температуры воздуха, движение потоков воздуха вблизи измеритель-

ного прибора, вибрации измерительного прибора вместе с лабораторным столом и

т.п.).

Разность между измеренным и истинным значениями физической величины назы-

вается погрешностью (ошибкой) измерения.

Методические погрешности обусловлены недостатками применяемого метода изме-

рения, несовершенством теории физического явления, к которому относится измеряемая ве-

личина, неточностью расчетной формулы. Например, при взвешивании тела на аналити-

ческих весах методическая ошибка может быть связана с тем, что не учитываются не-

одинаковые выталкивающие силы, действующие со стороны окружающего воздуха на тело

и разновесы. Методические погрешности могут быть уменьшены при изменении и усо-

вершенствовании метода измерения, при введении уточнений или поправок в расчет-

ную формулу.

Приборные погрешности обусловлены несовершенством конструкции и неточно-

стью изготовления измерительных приборов. Например, ход секундомера может изменяться

при резких колебаниях температуры, центр шкалы секундомера может не точно совпадать

с осью вращения его стрелки и т.д. Уменьшение приборной погрешности достигается

применением более точных (но вместе с тем и более дорогостоящих) приборов. Полностью

устранить приборную погрешность невозможно.

Случайные погрешности вызываются многими факторами, не поддающимися учету.

Например, на показания чувствительных рычажных весов могут повлиять: вибрации здания

от проезжающих по улице автомобилей; пылинки, оседающие на чашки весов во время

взвешивания; удлинение одной половины коромысла весов, вблизи которой находится рука

экспериментатора, и т.д. Полностью избавиться от случайных погрешностей невозможно,

но их можно уменьшить за счет многократного повторения измерений. При этом влияние

факторов, приводящих к завышению и занижению результатов измерений, может частично

компенсироваться.

Расчет случайных погрешностей производится на основе теории вероятностей и

выходит за рамки элементарных курсов физики и математики.

В качестве результата измерения какой-либо физической величины принимают

среднее арифметическое А

ср

серии из п измерений:

∑

ср

(1.1)

Модуль отклонения результата i-гo измерения A

от среднего арифметического А

ср

назы-

вается абсолютной погрешностью данного измерения:

∆A

=| А

ср

− A

| .

Средней абсолютной погрешностью величины А

ср

серии из n измерений назы-

вается величина

∑

∆

=∆

ср

. (1.2)

Для сравнения точности измерения физических величин подсчитывают относи-

тельную погрешность Е (которую обычно выражают в процентах):

Е=∆А/А

ср

Окончательно результат измерения физической величины А представляют в виде

А = А

ср

± ∆А , (1.3)

причем в качестве абсолютной погрешности ∆А принимают наибольшую из средней абсолют-

ной и приборной погрешностей (в более строгих расчетах погрешность ∆А выбирают на ос-

новании сопоставления случайной и приборной погрешностей). Подобная запись говорит о

том, что истинное значение измеряемой величины заключено в интервале от А

ср

– ∆А до

ср

+ ∆А.

На шкалах многих измерительных приборов указывается так называемый класс

точности. Условным обозначением класса точности является цифра, обведенная круж-

ком. Класс точности определяет абсолютную приборную погрешность в процентах от наи-

большего значения величины, которое может быть измерено данным прибором. Например,

амперметр имеет шкалу от 0 до 5 А, его класс точности равен 1,0. Абсолютная погреш-

ность измерения силы тока таким амперметром составляет 1,0 % от 5 А, т.е.

∆I

приб

= ± 0,05 А.

Если класс точности на шкале прибора не указан, то абсолютную погрешность при-

бора обычно принимают равной половине цены наименьшего деления шкалы прибора. На-

пример, абсолютная погрешность измерения длины миллиметровой линейкой часто прини-

мается равной ± 0,5 мм.

При определении абсолютной погрешности прибора по цене деления следует обра-

щать внимание на то, как производится измерение данным прибором, чем и как регистри-

руются результаты измерения, каково расстояние между соседними штрихами на шкале

прибора и т.д. Если, например, расстояние от пола до подвешенного на нити груза изме-

ряется с помощью миллиметровой линейки без каких-либо указателей, визиров и т.п., то

абсолютная погрешность измерения не может быть принята меньшей, чем один милли-

метр. Приборная погрешность принимается равной цене деления и в тех случаях, когда де-

ления на шкале прибора нанесены очень часто, когда указателем прибора является не

плавно перемещающаяся, а «скачущая» стрелка (как, например, у ручного секундомера)

и т.д.

Рассмотрим обработку результатов прямых измерений. При прямом измерении неко-

торой физической величины А выполняют следующие действия:

1) измеряют физическую величину n раз (А

, А

, ..., А

);

2) находят среднее значение измеряемой величины А

ср

по формуле (1.1);

3) находят абсолютные погрешности ∆A

каждого измерения и среднюю абсолют-

ную погрешность всей серии измерений по формуле (1.2); в качестве абсолютной погреш-

ности берут либо среднюю абсолютную погрешность, либо приборную погрешность (в зави-

симости от того, какая из этих погрешностей больше);

4) записывают результаты измерений в виде, представленном формулой (1.3);

5) округляют абсолютную погрешность результата до двух значащих цифр, если

первая из них 1 или 2, и до одной значащей цифры во всех остальных случаях; среднее

значение измеряемой величины округляется или уточняется.

6) подсчитывают относительную погрешность результата.

Пример. Измерение диаметра d шарика производилось пять раз с помощью

микрометра, абсолютная погрешность которого d

приб

= ± 0,01 мм. Результаты измерения

диаметра шарика: d

= 5,27 мм, d

= 5,30 мм, d

= 5,28 мм, d

= 5,32 MM,

= 5,28 мм.

Находим среднее значение диаметра шарика:

ср

(5,27 + 5,30+5,28+5,32 + 5,28)/5 = 5,29 мм.

Абсолютные погрешности измерений равны: ∆d

= 0,02 мм, ∆d

= 0,01 мм,

∆d

= 0,01 мм, ∆d

= 0,03 мм, ∆d

= 0,01 мм, а средняя абсолютная погрешность

∆d

ср

(0,02+0,01+0,01+0,03+0,01)/5

0,016 мм.

Поскольку средняя абсолютная погрешность больше приборной, результат из-

мерения d = (5,290±0,016) мм.

Относительная погрешность измерения диаметра шарика .%3003,0

29,5

016,0

===E

1.2. Диагностирование электронных систем управления

Виды диагностических систем. В конструкциях автомобилей все более широкое

распространение находят электронные системы управления. Проведение государственно-

го технического осмотра современного автомобиля без использования средств диагности-

рования электронных систем управления может дать недостаточно полную информацию о

техническом состоянии автомобиля.

Диагностические средства для определения технического состояния электронных

систем управления можно подразделить на три категории: 1) стационарные (стендовые)

диагностические системы; 2) бортовое диагностическое программное обеспечение, кото-

рое позволяет индицировать неисправности соответствующими кодами; 3) бортовое диаг-

ностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуется специальное

дополнительное диагностическое устройство.

Стендовые диагностические системы. Эти системы подключаются к бортовому

электронному блоку управления и, таким образом

, не зависят от бортовой диагностиче-

ской системы автомобиля. Они обычно диагностируют отдельные механизмы двигателя и

системы зажигания, их часто называют мотор-тестерами (рис.1.5). Основными элемента-

ми мотор-тестера являются датчики, а также блок обработки и индикации результатов из-

мерений воспринимаемых сигналов. Датчики и регистрирующие приборы соединены с

кабелями с помощью штекеров и зажимов.

Рис. 1.5. Мотор-тестер

Мотор-тестеры выполняются на базе IBM-совместимых компьютеров, имеют кла-

виатуру, дисплей, дисководы, привод CD-ROM. В комплект обычно входит набор соеди-

нительных проводов и кабелей, стробоскоп, а в отдельных случаях – и газоанализатор от-

работавших газов. Информация вводится в компьютер с помощью автомобильного анали-

затора, в котором размещены аналогово-цифровые преобразователи, компараторы, усили-

тели и другие устройства предварительной обработки сигналов. Анализатор подключает-

ся к необходимым элементам на автомобиле с помощью комплекта кабелей. Как правило,

это один и тот же набор проводов (независимо от производителя прибора), включающий

кабели, подключенные к отрицательной и положительной клеммам аккумулятора, и ка-

тушки зажигания, высоковольтный провод к катушке зажигания, высоковольтный провод

к свече первого цилиндра, бесконтактный датчик тока на шине питания аккумулятора,

датчик температуры масла в двигателе (вставляется вместо щупа), датчик разрежения во

впускном коллекторе и т.д.

Основная часть мотор-тестера – осциллоскоп, на экране которого появляются раз-

личные осциллограммы, отражающие режим работы и техническое состояние проверяе-

мых деталей и приборов системы зажигания. Оценка сигнала, появляющегося на экране

осциллоскопа, основывается на изменении (при наличии неисправностей) характера элек-

трических процессов, протекающих в цепях низкого и высокого напряжения. По отдель-

ным частям изображения можно судить о работе некоторых элементов систем питания и

зажигания, а характер изменения позволяет выявлять причины неисправностей.

Компьютер мотор-тестера обрабатывает информацию, полученную от двигателя, и

представляет результаты на дисплее или в виде распечатки на принтере. С мотор-

тестером может поставляться комплект лазерных компакт-дисков с сервисной информа-

цией о различных моделях автомобилей, а также с инструкциями электромеханику-

оператору о порядке подключения мотор-тестера к автомобилю и о последовательности

проведения контрольных операций.

Перед проведением диагностирования следует указать (набрать на клавиатуре мо-

тор-тестера) модель автомобиля, тип двигателя, трансмиссии, системы зажигания, впры-

ска топлива и другие параметры, характеризующие объект диагностирования. Мотор-

тестер способен диагностировать большинство автомобильных систем, в том числе сис-

темы пуска, электроснабжения

, зажигания, определять компрессию в цилиндрах, изме-

рять параметры системы приготовления топливовоздушной смеси.

Современные мотор-тестеры могут выдавать информацию о состоянии системы

зажигания в виде цифр или осциллограммы процесса. Примером служит мотор-тестер

М3-2 (Беларусь), с помощью которого можно определять состояние двигателя (по разви-

ваемой мощности, балансу мощности по цилиндрам, относительной

компрессии), старте-

ра, генератора, реле-регулятора, аккумулятора, прерывателя-распределителя, электропро-

водов, свечей зажигания, лямбда-датчика, форсунок системы впрыска бензиновых двига-

телей, дизельной топливной аппаратуры, устанавливать с помощью стробоскопа углы

опережения зажигания для бензиновых двигателей и впрыска для дизельных двигателей.

По мере усложнения автомобильной электроники расширяются и функциональные

возможности стационарных систем, поскольку необходимо диагностировать не только

управление двигателем, но и тормозные системы, активную подвеску и т.д.

Универсальность компьютерных мотор-тестеров определяется их программным

обеспечением. Многие из них работают в привычной большинству пользователей опера-

ционной системе Windows.

Мотор-тестеры полезны при обнаружении неисправностей в топливной системе,

системе зажигания, но с их помощью трудно обнаружить непостоянные неисправности в

сложных электронных системах. Во многих случаях здесь неисправность в одной системе

проявляется в виде симптомов в других системах, связанных с первой.

Бортовое диагностическое программное обеспечение, которое позволяет ин-

дицировать неисправности соответствующими кодами. Системы программного

обеспечения автомобилей большинства ведущих стран мира начиная с 80-х годов XX в.

обеспечиваются функцией считывания кодов неисправностей с помощью контрольной

лампы, например Сheck engine – проверь двигатель (рис.1.6). Это наиболее простой вид

бортового диагностирования, которое заключается в условном присвоении ряду неисправ-

ностей электронной системы управления цифровых кодов. Эти коды при проявлении соот-

ветствующих им неисправностей заносятся в память электронного блока управления систе-

мой. После проведения определенных манипуляций данные коды могут отображаться кон-

трольной лампочкой в виде ряда длинных и коротких импульсов. После визуального считы-

вания данных импульсов их значение может быть расшифровано с помощью специальных

таблиц.

Рис. 1.6. Пример размещения индикатора Сheck engine (позиция 1)

Бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому

требуется специальное дополнительное диагностическое устройство. Считывание

информации с такого программного обеспечения осуществляется с помощью специаль-

ных устройств – сканеров. Контролируемые параметры и коды неисправностей считыва-